育種集団から直接QTLの相互作用が検出できる新解析方法「Genotype Matrix Mapping」

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要約

新規に開発したGenotype Matrix Mapping(GMM)法は、専用の解析集団を作成しなくても量的形質遺伝子座(QTL)およびQTL間の相互作用が検出できる。本法により、育種集団内の有用なQTLを網羅的に探索し、目的形質に対して効果的なQTLの集積を図れる。

キーワード:QTL検出、相互作用、解析法開発、育種集団、飼料作物育種
担当:北海道農研・寒地飼料作物育種研究チーム
連絡先:電話 011-857-9260、電子メール seikajouhou@ml.affrc.go.jp
区分:北海道農業・生物工学、畜産草地、作物
分類:研究・参考

背景・ねらい

従来のQTL解析は両親を固定した解析集団を用いており、一度に解析できるハプロタイプの数は2～4種類となる。一方、育種過程では数千のハプロタイプを比較する場合もあるが、育種母材の中には解析集団とは異なるQTLが存在したり、QTLの相互作用が異なることが予想される。解析集団を利用したQTL解析の結果が育種母材に直接応用できないことは、育種現場における選抜マーカーの利用を阻害する大きな要因となっている。
そこで専用の解析集団を作出せず、育種集団を利用してダイレクトにQTLの検出と相互作用の解析を行う新しい解析法「Genotype Matrix Mapping(GMM)」法の開発を試みる。

成果の内容・特徴

GMM法とは、解析集団内の各マーカーのアレル数を行列数としたマトリクスを作成して、1つのマトリクス(マーカー)内での各セル(遺伝子型)に対応する形質値を単独マーカー効果とし、セル間のネットワークの比較で相互作用の有無を検出する新規の解析法である(図1)。効果の有無は、マーカーの組み合わせ毎にその有無による分散の大きさを考慮して、平均値の差をF値で評価することで判断する(表1)。
GMM法の特徴は、既存の集団・系統群からQTLの解析が行える点であり、インターバルマッピング法に比べ、解析のための集団作成が不必要という利点と、アソシエーション解析に比べQTL間の相互作用を検出できるという利点がある(表1)。
GMM法では、各マーカーにおける単独効果が無い場合においても、組み合わせた場合の効果を計算することから、従来法では検出できなかった、微細な効果のQTLが集積した場合の相互作用を検出することができる(図2、表1)。
育種集団を用いてQTLの相互作用を検出することにより、選抜に有効なマーカー組み合わせが、集団の中にどの程度散在しているか検出することができる(図3)。
GMM法では、形質評価を行う集団当代が有するQTLの組み合わせ効果を解析するため、異なる両親に由来するQTLの組み合わせ効果も検出できる(図4、表1)。